c. Les familles radioactives

Les corps radioactifs existants dans la nature peuvent être classés en trois grandes familles.

    Chacune des familles est caractérisée par son « parent » (élément dont sont issus tous les membres de la famille) et dont la période est très grande. La suite d’éléments aboutit, dans chaque famille, après un certain nombre de désintégrations, à un produit stable, c'est-à-dire non radioactif.

On suppose que les éléments, stables ou non, ont été produits lors de la formation de la terre par agrégation de nucléons, les éléments radioactifs à vie trop courte (ex. : le neptunium) ayant disparu.

    On peut donc penser qu’il n’y a aucune différence de nature entre les radioactivités naturelle et artificielle et que les radioéléments ont sans doute existé à l’origine, mais ont disparu à cause de leurs vie moyenne trop brève. Seules ont subsisté les familles radioactives dont les parents sont assez stables (vie moyenne de l’ordre de grandeur de l’âge de la Terre). On a aussi pu créer en laboratoire la plupart des noyaux radioactifs naturels, ce qui confirme la similitude des deux radioactivités.

    Le tableau ci-dessous résume les caractéristiques des trois grandes familles radioactives naturelles

En plus des radioéléments naturels faisant partie de ces trois familles, il existe cinq autre éléments radioactifs naturels de très longue période :

Le potassium 40  : 4,5.10⁸ ans ;

Le rubidium 87  :  7,10¹⁰ ans ;

Le samarium 152  : 2,5.10¹¹ ans ;

    Le lutétium 176  :  2,4.10¹⁰ ans ;

Le rhénium 187  : 4,10¹² ans.

Ex : Famille radioactive de l’uranium 238  

De tous les nucléides présents, seul l’isotope 206 du plomb est stable. Les nucléides à courte période ne se trouveraient pas dans la nature s’ils n’étaient pas continuellement produits à partir d’un parent, l’uranium 238, dont la période est extrêmement longue . 

Ä   Nombre de masse et numéro atomique

La soixantaine de corps radioactifs naturels ont un nombre de masse A compris entre 206 (plomb) et 238 (uranium).

Ce nombre de masse A est de la forme :

4              pour la famille du thorium ;

4+2    pour la famille de l’uranium- radium ;

4+3    pour la famille de l’uranium- actinium.

Ce qui signifie que A est, dans la 1^ère famille, un multiple de 4 ; que dans la 2^ème famille, il est multiple de 4 augmenté de deux unités ; et que dans la 3^ème famille, il est multiple de 4 augmenté de 3 unités.

(Nota .     A serait, pour la famille du neptunium, de la forme 4+1.)

Les numéros atomiques Z des éléments radioactifs naturels sont compris entre 81 (thallium) et 92 (uranium).

    Les trois premiers : 81 (thallium), 82 (plomb) et 83 (bismuth) peuvent être radioactifs ou stables.

    Entre 84 (polonium) et 92 (uranium), ils sont tous radioactifs.

    Enfin, dans chaque famille, existe un gaz radioactif appelé émanation.

L’émanation, isotope du dernier des gaz rares, a des conséquences importantes. Ainsi, l’émanation du radium ou radon de période 3,82 jours, par ses migrations à l’état gazeux ou en solution aqueuse, est la principale cause de diffusion de la radioactivité dans la nature.